量子自旋霍尔绝缘体中点接触的临界行为

我们研究了量子自旋霍尔绝缘体中的量子点接触。最近的研究表明，这种结构的Luttinger液体理论可以映射到具有自旋的Luttinger液体中弱链接的理论，其中Luttinger液体参数g_ρ = 1/g_σ = g < 1。我们证明，对于1/2 < g < 1，点接触随栅极电压的夹断由一个新的量子临界点控制，该临界点与之前在Luttinger液体模型中发现的一个非平凡中间固定点相关。我们预测，在夹断转变附近，电导对栅极电压和温度的依赖关系会坍缩到一条由交叉标度函数描述的普适曲线上。我们在可解极限下计算了电导、临界指数和标度函数，这些极限包括g = 1 - ε、g = 1/2 + ε和g = 1/√3。这些结果，结合一般的标度分析，提供了临界行为随g变化的整体图像。此外，我们分析了在弱隧穿和弱背散射极限下点接触的四端电导结构。我们发现电导的不同分量可以具有不同的温度依赖性。我们识别出一个偏斜电导G_{XY}，并预测它以T^γ的形式消失，其中γ ≥ 2。这种行为是量子自旋霍尔绝缘体独特边缘态结构的直接结果。最后，我们证明，对于g < 1/2，存在自旋不守恒的自旋轨道相互作用会导致一种新的时间反演对称性破缺的绝缘相。在这个相中，输运由无自旋的电荷子和无电荷的自旋子承载。这些导致了低频散粒噪声中的非平凡关联。将讨论对HgCdTe量子阱结构实验的意义。